CN113909646A - 一种同轴送粉tig焊接装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同轴送粉TIG焊接装置及其应用，包括焊枪主体1、导电嘴2、钨极3、钨极夹4、隔热块5、导电块6、送粉铜管7、保护气喷嘴9、压帽10、保护气快速插头12、送粉快速插头13、O型圈14；焊枪主体1外形为变径圆柱体，焊枪主体1轴向通孔的前端连接隔热块5，后端连接压帽10，焊枪主体1前端连接保护气喷嘴9，焊枪主体1前端端面设有送粉通道口，送粉通道口与送粉铜管7相连通；焊枪保护气通道与送粉通道各自独立，采用同轴送粉的方式轴向输送异种材料和具有强化相的复合材料粉末，以提高粉末输送的流畅性，保护气径向进入枪体，最终经过保护气喷嘴喷出，为整个焊接过程提供良好的保护气氛围，可以在焊接过程中获得稳定且汇聚效果好的粉末流，焊接过程稳定，适用范围广，尤其可用于非正常失效工件的表面焊接熔覆修复。

Description

一种同轴送粉TIG焊接装置及其应用

技术领域

本发明涉及一种TIG焊接技术，尤其涉及一种同轴送粉TIG焊接装置及其应用，尤其适用于工件表面修复领域。

背景技术

在复杂工况条件下，工件表面极易发生腐蚀、磨损，严重影响生产效率。目前常见的表面修复技术主要包括激光熔覆、等离子熔覆、MIG熔覆以及TIG熔覆。激光熔覆设备昂贵且熔深较深；等离子熔覆熔宽较大且易受环境因素影响；MIG熔覆飞溅较大，焊接过程稳定性较差。TIG焊接具有熔宽小、熔深浅、电弧燃烧稳定、焊接稀释率低等优点，特别适用于异种材料以及具有强化相复合材料的表面熔覆焊接修复。

传统TIG熔覆通常采用送丝方式进行填充修复，对于异种材料以及具有强化相复合材料的焊接，存在焊接丝材难以制备、焊接热输入量高等问题。

针对上述问题，亟需一种成本低、焊接过程稳定、焊接稀释率低以及焊材易制的焊接熔覆修复装置。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供了一种同轴送粉TIG焊接装置及其应用，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的同轴送粉TIG焊接装置，包括焊枪主体1、导电嘴2、钨极3、钨极夹4、隔热块5、导电块6、送粉铜管7、保护气喷嘴9、压帽10、保护气快速插头12、送粉快速插头13、O型圈14；

所述焊枪主体1外形为变径圆柱体，焊枪主体1轴向通孔的前端连接隔热块5，后端连接压帽10，焊枪主体1前端连接保护气喷嘴9，焊枪主体1前端端面设有送粉通道口，送粉通道口与送粉铜管7相连通；

所述隔热块5后端端面设有轴向保护气环形槽，保护气环形槽与隔热块5圆柱面上的保护气出口相通，隔热块5后端与焊枪主体1通孔前端通过螺纹紧固的方式连接；

所述钨极3与钨极夹4由压帽10压紧至导电嘴2中并连接导电块6；

所述送粉快速插头13与焊枪主体1后端面送粉入口以螺纹紧固的方式连接，与焊枪主体1形成送粉腔；

所述保护气快速插头12与焊枪主体1圆柱面上的送气入口以螺纹紧固的方式连接，与焊枪主体1形成保护气腔。

上述的同轴送粉TIG焊接装置的应用，用于实现以异种材料和具有强化相的复合材料粉末为焊材。

与现有技术相比，本发明所提供的同轴送粉TIG焊接装置及其应用，其焊枪保护气通道与送粉通道各自独立。保护气从径向方向经过保护气嘴进入枪体，为焊接过程提供良好的气体保护氛围；以送粉气为载体，采用同轴送粉方式轴向输送异种材料或具有强化相的复合材料焊接粉末，以提高粉末输送流畅性，从而能够为焊接过程提供稳定且汇聚效果较好的粉末流，进而获得质量高、稀释率低、外观美观的堆焊焊缝。该技术可广泛应用于非正常失效工件的表面修复。可实现以异种材料和具有强化相的复合材料粉末为焊材，对损伤工件进行TIG焊接熔覆修复，具有成本低廉、焊接质量高、材料稀释率低、焊缝美观等优点。

附图说明

图1a、图1b、图1c分别为本发明实例提供的同轴送粉的TIG焊接装置的两个不同方向的整体结构剖视图及立体图；

图2为本发明实例中的焊枪主体结构剖视图。

图3为本发明实例中的保护气喷嘴结构剖视图；

图4为本发明实例中的保护气输送结构剖视图；

图5为本发明实例中的粉末输送结构剖视图；

图中：

1焊枪主体、2导电嘴、3钨极、4钨极夹、5隔热块、6导电块、7送粉铜管、8紧定螺钉、9保护气喷嘴、10压帽、11螺钉、12保护气快速插头、13送粉快速插头、14O型圈。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：

术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，X和/或Y表示既包括“X”或“Y”的情况也包括“X和Y”的三种情况。

术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。

术语“由……组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。

除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。

术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。

本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明的同轴送粉TIG焊接装置，包括焊枪主体1、导电嘴2、钨极3、钨极夹4、隔热块5、导电块6、送粉铜管7、保护气喷嘴9、压帽10、保护气快速插头12、送粉快速插头13、O型圈14；

所述焊枪主体1外形为变径圆柱体，焊枪主体1轴向通孔的前端连接隔热块5，后端连接压帽10，焊枪主体1前端连接保护气喷嘴9，焊枪主体1前端端面设有送粉通道口，送粉通道口与送粉铜管7相连通；

所述隔热块5后端端面设有轴向保护气环形槽，保护气环形槽与隔热块5圆柱面上的保护气出口相通，隔热块5后端与焊枪主体1通孔前端通过螺纹紧固的方式连接；

所述钨极3与钨极夹4由压帽10压紧至导电嘴2中并连接导电块6；

所述送粉快速插头13与焊枪主体1后端面送粉入口以螺纹紧固的方式连接，与焊枪主体1形成送粉腔；

所述保护气快速插头12与焊枪主体1圆柱面上的送气入口以螺纹紧固的方式连接，与焊枪主体1形成保护气腔。

所述导电块6一端设有与压帽10安装的开口，并通过螺钉11与压帽10紧固连接，所述导电块6设有安装的供电电缆的紧定螺钉8。

所述焊枪主体1的前端面设有O型圈14的密封槽、送气缓冲槽以及送粉铜管7的插入口。

上述的同轴送粉TIG焊接装置的应用，用于实现以异种材料和具有强化相的复合材料粉末为焊材。

粉末轴向进入焊接工作区，提高了粉末输送的稳定性，切向进气的方式可实现设备的轻量化；

该设备实现了保护气系统以及送粉系统的相互分离，实际应用中可最大限度减少保护气输送与粉末输送的相互影响；

该设备在焊接作业过程中既可使用异种材料或具有强化相的复合材料粉末作为焊接填充剂，也可作为常规的钨极氩弧焊枪使用。

综上可见，本发明实施例的TIG焊接装置及其应用实现了多路粉末同时进行供给，使钨极和粉末流在空间上形成同轴的关系，从而改善表面修复的质量，提高传统氩弧焊的工作效率。

所述焊枪主体外形为变径圆柱体，中心位置设有通孔，通孔两端均设有内螺纹，焊枪主体前端端面设有密封槽以及保护气缓冲槽，焊枪主体前端设有外螺纹，外螺纹用于连接保护气喷嘴，通孔前端内螺纹用于连接隔热块，焊枪主体大径圆柱面上设有两路保护气通道与焊枪主体前端保护气缓冲槽相通，形成保护气气腔，大径圆柱体后端面的两路送粉通道一直通到焊枪主体前端，与送粉铜管连接；所述钨极由钨极夹夹紧并放入导电嘴，与其形成同轴关系，再由与导电块安装孔同轴的压帽将其压紧至焊枪主体，实现钨极的供电，并将钨极、钨极夹、导电嘴、导电块、压帽固定于焊枪轴向位置上；所述隔热块轴向设有对称小孔，小孔位置与焊枪主体保护气缓冲槽位置重合，且其圆柱面上设有与轴向小孔相通的径向小孔，其后端设有外螺纹，与焊枪主体通孔前端内螺纹连接，并将密封圈压紧至焊枪主体密封槽内，用于隔绝空气。

所述保护气喷嘴以螺纹紧固的方式安装在焊枪主体的前端，保护气喷嘴开口为直孔，或为逐渐缩小的锥型口，在焊接过程中，锥形口角度越大的保护气喷嘴具有更强的保护气汇聚效果。

所述保护气通道入口端采用L形快速插头连接保护气，保护气通道由焊枪主体径向小孔连接至轴向保护气缓冲槽，最终保护气缓冲槽的气体经过隔热套的小孔沿隔热套径向释放，在保护气喷嘴的汇聚作用下形成氩气环境；所述送粉通道入口端采用快速插头连接送粉器，粉末由送粉器沿轴向送粉通道直接进入送粉铜管，最终到达焊接指定区域。

本发明的创新在于同轴送粉TIG焊接装置及其应用，将粉末以同轴送粉的方式轴向加入到工件焊接区，提高了粉末供给的流畅性，保证了焊接质量，同时使用粉末作为填充材料的TIG焊接方法也降低了焊接过程中的热输入量，实现了高效率高质量的工件表面焊接熔覆修复；另外，该装置也可用于常规钨极氩弧焊的作业环境。其技术关键在于：

1、焊接中气、粉隔离，具有独立的送粉通道和送粉腔、独立的保护气通道和保护气腔，使保护气和粉末能够通过各自独立的通道进入焊接区，在枪体内部最大限度地减少两种物质的互相干扰，从而为焊接过程提供良好的的保护气氛围，也可将粉末准确地输送到焊接区域；在焊接开始前关闭送粉器开关，整套装置就可视为常规钨极氩弧焊焊接装置。

2、粉末轴向进入枪体，进入送粉铜管后最终进入焊接区，轴向送粉保证了粉末的输送稳定性，减少了枪体内壁对粉末的阻力，使粉末能够以最快的速度到达焊接区域。

3、粉末采用同轴方式输送至焊接区域，同时保护气在外层进行气体保护，保证了焊接区域完全被保护气包裹，粉末使用送粉气作为载体进行输送，且保护气在外层，粉末输送在内层的设计可以保证焊接过程中电弧的挺度，进而得到质量高、稀释率低、外观美观的的焊缝。

4、焊接过程中钨极尖端放电产生高温，隔热套可起到保护送粉铜管的作用，避免粉末直接融化在送粉铜管中，造成送粉不通畅。

在上述关键技术条件下，同轴送粉TIG焊接装置及其应用满足以上技术要求，可实现高效率、高质量的非正常失效工件表面焊接熔覆修复。

为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的进行详细描述。

实施例1

如图1a、图1b、图1c所示，钨极3由钨极夹4夹紧，钨极夹4与导电嘴2同轴且通过压帽10与焊枪主体1通孔后端的内螺纹固定到一起，将钨极3、钨极夹4、导电嘴2固定到隔热块5和焊枪主体1之间，同时压帽10与导电块6的安装孔同轴，压帽10将导电块6压紧至焊枪主体1上，导电块的紧定螺钉8用于固定焊机电源线，为整套系统供电。焊枪主体1结构剖视图如图2所示，隔热块5在与焊枪主体1以螺纹紧固的方式连接，连接处将O型圈14压紧至焊枪主体1的密封槽中，实现焊枪主体1保护气缓冲槽与外界空气的完全隔离，送粉通道由焊枪主体1的大径后端面至前端面，最终粉末进入送粉铜管7，到达焊接区域，保护气通道由焊枪主体1圆柱面至焊枪主体1前端面的保护气缓冲槽，保护气到达保护气缓冲槽之后，经由隔热块5后端面上的小孔进入到隔热块圆柱面上的小孔，最终在保护气喷嘴的汇聚作用下，在钨极周围形成焊接保护气氛围，保护气喷嘴的示意图如图3所示，焊接保护气输送通道入口由保护气快速插头12连接焊机的保护气出口，保护气输送通道如图4所示，焊接粉末输送通道入口由送粉快速插头13连接送粉器的粉末出口，送粉通道如图5所示。

本发明的同轴送粉的TIG焊接装置及其应用，与常规钨极氩弧焊枪相比，具有以下优点和效果：

1、粉末与电弧热源采用同轴的方式供给，粉末输送稳定性较好，电弧挺度较高，焊接过程稳定，工件表面焊接熔覆修复效率高。

2、该装置及其应用采用轴向方式输送粉末，能够使其稳定到达焊接区域，并可满足较大送粉量的需求。

3、控制方式灵活，由于粉末以及保护气的输送相互独立，可将送粉、送气、起弧、息弧等功能集合到一个手动控制盒，也可根据工况将其分开进行独立操作。

4、多功能焊接，该焊接装置适用于多种作业环境，既适用于表面修复的熔覆领域，也适用于常规的送丝TIG焊接。

本发明主要用于铝合金、镁合金、普通碳钢等材料的常规钨极氩弧焊方法，也可用于以异种材料和具有强化相的复合材料粉末作为填充剂的表面喷焊，表面熔覆修复等工况。

以送粉钨极氩弧焊为例，在进行焊接作业之前，将钨极尖端打磨平整并调节伸出长度，并使用压帽10压紧，使焊枪对准待焊接区域，提前送气，当焊枪主体1内部的空气逐渐被排出之后，开始起弧，当电弧稳定燃烧之后，打开送粉开关开始送粉，开始焊接；待焊接过程结束后，首先息弧，然后停止送粉，最后关掉保护气，焊接结束。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (4)

1.一种同轴送粉TIG焊接装置，其特征在于，包括焊枪主体(1)、导电嘴(2)、钨极(3)、钨极夹(4)、隔热块(5)、导电块(6)、送粉铜管(7)、保护气喷嘴(9)、压帽(10)、保护气快速插头(12)、送粉快速插头(13)、O型圈(14)；

所述焊枪主体(1)外形为变径圆柱体，焊枪主体(1)轴向通孔的前端连接隔热块(5)，后端连接压帽(10)，焊枪主体(1)前端连接保护气喷嘴(9)，焊枪主体(1)前端端面设有送粉通道口，送粉通道口与送粉铜管(7)相连通；

所述隔热块(5)后端端面设有轴向保护气环形槽，保护气环形槽与隔热块(5)圆柱面上的保护气出口相通，隔热块(5)后端与焊枪主体(1)通孔前端通过螺纹紧固的方式连接；

所述钨极(3)与钨极夹(4)由压帽(10)压紧至导电嘴(2)中并连接导电块(6)；

所述送粉快速插头(13)与焊枪主体(1)后端面送粉入口以螺纹紧固的方式连接，与焊枪主体(1)形成送粉腔；

所述保护气快速插头(12)与焊枪主体(1)圆柱面上的送气入口以螺纹紧固的方式连接，与焊枪主体(1)形成保护气腔。

2.根据权利要求1所述的同轴送粉TIG焊接装置，其特征在于，所述导电块(6)一端设有与压帽(10)安装的开口，并通过螺钉(11)与压帽(10)紧固连接，所述导电块(6)设有安装的供电电缆的紧定螺钉(8)。

3.根据权利要求2所述的同轴送粉TIG焊接装置，其特征在于，所述焊枪主体(1)的前端面设有O型圈(14)的密封槽、送气缓冲槽以及送粉铜管(7)的插入口。

4.一种权利要求1、2或3所述的同轴送粉TIG焊接装置的应用，其特征在于，用于实现以异种材料和具有强化相的复合材料粉末为焊材。

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